[發明專利]一種時變工況下動力電池的壽命預測方法

有效

• 申請號: 201810588556.5
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108919129B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 陸群;張雅琨
• 申請（專利權）人: 北京長城華冠汽車科技股份有限公司
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G01R31/367
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 劉翔

本發明提供了一種時變工況下動力電池的壽命預測方法，該方法包括：基于車用動力電池的實際工況，以影響動力電池壽命的三個主要因素T、C、DOD為變量，結合車用工況下影響因素的時變性，首先在單次循環的時間尺度內，建立時變電流工況動力電池的壽命預測模型，再在多次循環的時間尺度內，考慮運行溫度和放電深度DOD對電池壽命的影響，最終得到更接近實際使用工況的時變工況動力電池的壽命模型，提高了車用動力電池壽命預測的準確度，可以通過該模型計算出的電池壽命指導車用動力電池的使用、維護及更換，確保了電動車的安全使用。此外，該模型簡單易于計算，有利于提高預測效率。

技術領域

本發明涉及動力電池技術領域，具體而言，涉及一種時變工況下動力電池的壽命預測方法。

背景技術

近年來，各國都在積極開展研究新能源汽車，而鋰離子電池以能量密度大、工作電壓高、循環壽命長、自放電率低且無記憶效應等特點，作為驅動能源在動力電池領域的應用越來越多。

鋰離子動力電池的開發過程包括電性能、核心功能、壽命和安全等方面，壽命開發是重中之重。電池在使用過程中，影響其老化的應力種類較多，包括環境溫度、濕度、機械壓力、輻射、電流、電壓、SOC范圍等。眾多因素中，對電池老化的有主要影響的應力為環境溫度以及其使用過程中的(倍率、DOD)。在使用過程中，電池的容量和內阻會發生變化，電池容量衰減或內阻增加的規律通常用來表征和預測電池的壽命。

為了獲取電池壽命數據，鋰離子電池老化研究多數基于實驗室工況下開展，應力隨時間保持恒定，例如在某一設定溫度下，恒流\恒流-恒壓充放電，建立壽命模型，解析應力與壽命變化的關系。然而車用工況交變多樣，溫度、電流通常隨時間變化，尤其是電流，甚至是快速變化，因此基于實驗室工況下建立的壽命模型無法直接預測實際工況下的電池老化行為。

發明內容

鑒于此，本發明提出了一種時變工況下動力電池的壽命預測方法，旨在解決現有動力電池壽命預測模型不符合實際使用工況而導致預測結果準確度不高的問題。

本發明提出了一種時變工況下動力電池的壽命預測方法，包括以下步驟:步驟S1，基于單次循環，建立時變電流工況下動力電池的壽命預測模型；步驟S2，獲取時變電流工況下所述動力電池在不同溫度區間內運行的時間百分比及在不同放電深度區間內放電的次數百分比；步驟S3，基于多次循環，將所述步驟S2中的各所述溫度區間的時間百分比和各所述放電深度區間的次數百分比代入所述步驟S1中的對應工況下的壽命預測模型中，計算得到所述動力電池的預測壽命。

進一步地，上述壽命預測方法中，所述基于單次循環下時變電流工況下動力電池壽命預測模型的函數表達式如下：

其中，Cycles_C為基于單次循環下某一時變工況下動力電池的預測壽命，T為動力電池的運行溫度，DOD為動力電池的放電深度，C_i為動力電池在第i個工況下的放電倍率，Ratio_Ci為一個時變電流工況內第i個工況占整個工況的時間比例，i為大于等于1的正整數，第i個工況表示為(T，C_i，DOD)_i。

進一步地，上述壽命預測方法中，所述基于單次循環下時變電流工況下動力電池壽命預測模型的函數表達式由以下步驟得出：

子步驟S11，以運行溫度T、放電深度DOD和放電倍率C為變量建立單次循環下動力電池的壽命預測模型Cycles＝f(T,C,DOD)；子步驟S12，獲取時變工況電流，根據所述時變工況電流的大小換算得到某一時刻的放電倍率C_i；子步驟S13，對于單次循環，放電深度DOD恒定，假設運行溫度T不變，通過先離散-再積分的方法建立基于單次循環下某一時變電流工況下動力電池的預測壽命模型